(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、前記枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、前記枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、前記第１の振動子と前記第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
前記超音波発生素子の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、前記超音波発生素子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備え、
前記第１の音響経路が、前記第１または第２の振動子の振動の腹の近傍に配置され、かつ前記第１または第２の振動子と、当該振動子に対向して配置された音響経路部材とにより構成される隙間により形成される、超音波発生装置。
【請求項２】
前記第１の音響経路が、前記超音波発生素子の両主面にそれぞれ形成された、請求項１に記載された超音波発生装置。
【請求項３】
前記超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、前記超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とが合成される、請求項１または２に記載された超音波発生装置。
【請求項４】
中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、前記枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、前記枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、前記第１の振動子と前記第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
前記超音波発生素子の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、前記超音波発生素子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備え、
前記超音波発生素子が搭載される基板と、前記超音波発生素子が収容され、かつ周縁が前記基板に接合される開口を有する蓋部材と、前記基板および前記蓋部材の少なくとも一方に形成された１個または複数個の音響放出口とを備えた筺体と、
前記超音波発生素子の外周面と、前記筺体の内周面とにより構成される隙間により形成される第２の音響経路とをさらに備え、
前記第２の音響経路の一部が前記第１の音響経路を構成する、超音波発生装置。
【請求項５】
前記第１の音響経路および前記第２の音響経路の少なくとも一方により構成される、前記超音波発生素子の一方の主面から前記音響放出口までの音響経路の距離と、前記第１の音響経路および前記第２の音響経路の少なくとも一方により構成される、前記超音波発生素子の他方の主面から前記音響放出口までの音響経路の距離との差が、前記超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、前記超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とを、音圧を高めて合成する長さに設定されている、請求項４に記載された超音波発生装置。
【請求項６】
中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の一方の主面に接合された第１のバイモルフ型圧電振動子と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の他方の主面に接合された第２のバイモルフ型圧電振動子とを備え、前記第１のバイモルフ型圧電振動子と前記第２のバイモルフ型圧電振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
前記超音波発生素子が導電性部材を介して搭載される基板と、前記超音波発生素子が収容され、かつ周縁が前記基板に接合される開口を有する蓋部材と、前記基板および前記蓋部材の少なくとも一方に形成された１個または複数個の音響放出口とを備えた筺体と、
前記第１のバイモルフ型圧電振動子と前記基板とにより構成される隙間、および前記第２のバイモルフ型圧電振動子と前記蓋部材とにより構成される隙間により、それぞれ形成され、前記第１または第２のバイモルフ型圧電振動子の振動の腹の近傍において、前記第１または第２のバイモルフ型圧電振動子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備えた超音波発生装置。
【請求項７】
中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の一方の主面に接合された第１のマルチモルフ型圧電振動子と、励振電極が形成された平板状の圧電体からなり前記枠体の他方の主面に接合された第２のマルチモルフ型圧電振動子とを備え、前記第１のマルチモルフ型圧電振動子と前記第２のマルチモルフ型圧電振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、
前記超音波発生素子が導電性部材を介して搭載される基板と、前記超音波発生素子が収容され、かつ周縁が前記基板に接合される開口を有する蓋部材と、前記基板および前記蓋部材の少なくとも一方に形成された１個または複数個の音響放出口とを備えた筺体と、
前記第１のマルチモルフ型圧電振動子と前記基板とにより構成される隙間、および前記第２のマルチモルフ型圧電振動子と前記蓋部材とにより構成される隙間により、それぞれ形成され、前記第１または第２のマルチモルフ型圧電振動子の振動の腹の近傍において、前記第１または第２のマルチモルフ型圧電振動子から放出された超音波を圧縮し、前記超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路と、を備えた超音波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波を発生させる超音波発生装置に関し、さらに詳しくは、高音圧の超音波を出力することが可能な超音波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、正確な距離測定方法として、超音波を利用した距離測定方法が活用されている。超音波発生装置から超音波を放出し、被測定物に当て、被測定物から反射した超音波を超音波マイク装置で検出し、放出から検出までに要した時間から、被測定物までの距離を算出する方法である。【０００３】
たとえば、特許文献１には、筺体に圧電振動子を装着してなる超音波発生装置が開示されている。なお、特許文献１の装置は、超音波発生装置と超音波マイク装置とを１つの装置で兼用させた、超音波センサ装置として構成されている。また、超音波を発生させる第１の圧電振動子に加えて、不要振動を打ち消す目的で、第１の圧電振動子と逆位相に振動する第２の圧電振動子を備えている。【０００４】
図８に、特許文献１に開示された超音波発生装置（超音波センサ装置）５００を示す。超音波発生装置５００は、筺体１０１に、第１の圧電振動子１０２と、第１の圧電振動子１０２と逆位相に振動する、不要振動を打ち消すための第２の圧電振動子１０３とが装着された構造からなる。筺体１０１、第１の圧電振動子１０２、第２の圧電振動子１０３には、それぞれ、リード線１０４が接続されている。また、筺体１０１内の空間は、柔軟性充填材１０５により満たされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９７２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した距離測定方法において、測定結果をより正確にしたり、測定可能距離をより長くしたりするためには、超音波発生装置の出力音圧を高くすることが有用である。【０００７】
しかしながら、たとえば、上述した従来の超音波発生装置５００において、出力音圧を高くするのには限界があった。すなわち、出力音圧を高くするためには、圧電振動子の分極を大きくしたり、圧電振動子に投入する電力を大きくしたりしなければならないが、圧電振動子の分極には限界があり、また投入する電力を大きくし過ぎると圧電振動子が破壊限界を超えてしまうため、出力音圧を高くするのには限界があった。【０００８】
また、近時、電子機器・装置の小型化の要望が強いが、超音波発生装置を小型化するために圧電振動子の小型化をはかると、出力音圧が低下してしまうという問題があった。したがって、超音波発生装置の小型化が難しいという問題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した従来の超音波発生装置の有する課題を解決するためになされたものである。その手段として、本発明の超音波発生装置は、中央部に溝および貫通孔の少なくとも一方が形成された枠体と、枠体の一方の主面に接合された平板状の第１の振動子と、枠体の他方の主面に接合された平板状の第２の振動子とを備え、第１の振動子と第２の振動子とが互いに逆位相で振動する座屈音叉振動モードにより超音波を放出する超音波発生素子と、超音波発生素子の両主面のうちの少なくとも一方側に形成され、超音波発生素子から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子の主面に沿った方向に超音波が伝搬する第１の音響経路とを備え、第１の音響経路が、第１または第２の振動子の振動の腹の近傍に配置され、かつ第１または第２の振動子と、第１または第２の振動子に対向して配置された音響経路部材とにより構成される隙間により形成される構成とした。
【発明の効果】
【００１０】
上述した構成からなる本発明の超音波発生装置は、位相のそろった音圧の高い超音波を取り出すことができ、出力音圧を高くすることができる。したがって、本発明の超音波発生装置を距離測定に用いた場合には、測定結果をより正確にし、また測定可能距離をより長くすることができる。【００１１】
また、振動子の小型化、ひいては超音波発生装置の小型化をはかっても、高い出力音圧を維持することができるため、本発明によれば、超音波発生装置の小型化をはかることができる。【００１２】
なお、第１の音響経路は、超音波発生素子の片側に設けても良いし、超音波発生素子の両側に設けても良い。両側に設けた場合には、超音波発生素子の一方の主面から放出された超音波と、超音波発生素子の他方の主面から放出された超音波とを合成して出力することが可能であり、その場合には、出力音圧をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す断面図であり、図１の鎖線Ｘ−Ｘ部分を示す。
【図３】本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いられた超音波発生素子１を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００の駆動状態を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態にかかる超音波発生装置２００を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態にかかる超音波発生装置３００を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態にかかる超音波発生装置４００を示す分解斜視図である。
【図８】従来の超音波発生装置５００を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１、図２に、本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００を示す。ただし、図１は斜視図、図２は図１の鎖線Ｘ−Ｘ部分を示す断面図である。また、図３に、超音波発生装置１００に使用した超音波発生素子１を示す。ただし、図３は分解斜視図である。
【００１６】
超音波発生装置１００は、超音波発生素子１を備える。
【００１７】
超音波発生素子１は、枠体２と、第１のバイモルフ型圧電振動子３と、第２のバイモルフ型圧電振動子４とを備える。枠体２は、中央部に貫通孔２ａが形成されている。そして、枠体２の下側の主面には、第１のバイモルフ型圧電振動子３が接着剤５ａにより接合され、枠体２の上側の主面には、第２のバイモルフ型圧電振動子４が接着剤５ｂにより接合されている。すなわち、枠体２の貫通孔２ａは、第１のバイモルフ型圧電振動子３と、第２のバイモルフ型圧電振動子４とで塞がれた構造となっている。超音波発生素子１は、たとえば、３２０μｍ程度の厚みからなる。
【００１８】
枠体２は、たとえば、セラミックスからなり、厚みは２００μｍ程度である。貫通孔２ａの直径は、たとえば、２．４ｍｍ程度である。なお、貫通孔２ａに代えて、枠体２の中央部分に溝を形成するようにしても良い。すなわち、枠体２は、閉じた環状の構造体には限られず、一部において開いた環状の構造体であっても良い。
【００１９】
第１のバイモルフ型圧電振動子３は、たとえば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などからなる矩形で平板状の圧電セラミックス３ａを備える。そして、圧電セラミックス３ａの内部には、内部電極３ｂが形成され、圧電セラミックス３ａの両主面には、それぞれ、外部電極３ｃ，３ｄが形成されている。内部電極３ｂ、外部電極３ｃ，３ｄは、たとえば、Ａｇ、Ｐｄからなる励振電極である。内部電極３ｂは、圧電セラミックス３ａの隣合う２つの角部に引出されている。一方、外部電極３ｃ，３ｄは、内部電極３ｂが引出されていない、圧電セラミックス３ａの隣合う２つの角部にそれぞれ引出されている。第１のバイモルフ型圧電振動子３の厚みは、たとえば、６０μｍ程度である。
【００２０】
第２のバイモルフ型圧電振動子４も、第１のバイモルフ型圧電振動子３と同様に、たとえば、ＰＺＴなどからなる矩形で平板状の圧電セラミックス４ａを備え、圧電セラミックス４ａの内部には、内部電極４ｂが形成され、圧電セラミックス４ａの両主面には、それぞれ、外部電極４ｃ，４ｄが形成されている。内部電極４ｂ、外部電極４ｃ，４ｄも、たとえば、Ａｇ、Ｐｄからなる励振電極である。そして、内部電極４ｂは、圧電セラミックス４ａの隣合う２つの角部に引出されている。外部電極４ｃ，４ｄは、内部電極４ｂが引出されていない、圧電セラミックス４ａの隣合う２つの角部にそれぞれ引出されている。第２のバイモルフ型圧電振動子４の厚みも、たとえば、６０μｍ程度である。
【００２１】
第１のバイモルフ型圧電振動子３の圧電セラミックス３ａ、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４の圧電セラミックス４ａは、それぞれ、内部において分極されている。なお、圧電セラミックス３ａにおいて、外部電極３ｃと内部電極３ｂとの間と、内部電極３ｂと外部電極３ｄとの間とは、分極方向が同じである。同様に、圧電セラミックス４ａにおいて、外部電極４ｃと内部電極４ｂとの間と、内部電極４ｂと外部電極４ｄとの間とは、分極方向が同じである。一方、圧電セラミックス３ａの外部電極３ｃと内部電極３ｂとの間、および内部電極３ｂと外部電極３ｄとの間と、圧電セラミックス４ａの外部電極４ｃと内部電極４ｂとの間、および内部電極４ｂと外部電極４ｄとの間とは、分極方向が逆である。
【００２２】
そして、超音波発生素子１の４つの角部には、それぞれ、引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが形成されている。隣合う２つの引出電極６ａ，６ｂは、いずれも、それぞれ、圧電セラミックス３ａの内部電極３ｂ、および、圧電セラミックス４ａの内部電極４ｂと電気的に接続されている。一方、残りの隣合う２つの引出電極６ｃ，６ｄは、いずれも、それぞれ、圧電セラミックス３ａの外部電極３ｃ，３ｄ、および、圧電セラミックス４ａの外部電極４ｃ，４ｄと電気的に接続されている。（引出電極６ａ，６ｄは図２に示されているが、引出電極６ｂ，６ｃは図示を省略しており、いずれの図にも示されていない。）引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは、たとえば、Ａｇからなる。
【００２３】
超音波発生装置１００は、さらに、基板７と蓋部材８とからなる筺体を備える。
【００２４】
基板７は、たとえば、ガラスエポキシからなり、矩形で、平板状である。基板７の上側の主面には、複数のランド電極（図示せず）が形成されている。そして、それらのランド電極に、超音波発生素子１の引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを導電性接着剤９によりそれぞれ接合することにより、基板７に超音波発生素子１が搭載されている。基板７と超音波発生素子１（第１のバイモルフ型圧電振動子３）とにより構成される隙間は、第１の音響経路Ｓ１を形成し、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の下側の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。すなわち、基板７は、音響経路部材である。基板７と超音波発生素子１とにより構成される隙間（第１の音響経路Ｓ１）の長さは、３０μｍ以上に設定され、特に、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波の音波位相をそろえ、音圧を高めるためには、１００〜２００μｍに設定される。なお、超音波発生素子１は、４つの角部で、導電性接着剤９により基板７に接合されるため、超音波発生素子１から放出された超音波の伝搬を阻害しない。
【００２５】
蓋部材８は、たとえば、洋白からなり、超音波発生素子１を収容するための開口８ａが形成され、さらに天板部分に、矩形の音響放出口８ｂが形成されている。音響放出口８ｂの個数は任意であるが、本実施形態においては、４個の音響放出口８ｂが形成されている。蓋部材８は、開口８ａに超音波発生素子１を収容したうえで、開口８ａの周縁が、たとえば接着剤（図示せず）により、基板７の上側の主面に接合されている。蓋部材８と超音波発生素子１（第２のバイモルフ型圧電振動子４）とにより構成される隙間は、第１の音響経路Ｓ１を形成し、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の上側の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。すなわち、蓋部材８は、音響経路部材である。蓋部材８と超音波発生素子１とにより構成される隙間（第１の音響経路Ｓ１）の長さは、３０μｍ以上に設定され、特に、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波の音波位相をそろえ、音圧を高めるためには、１００〜２００μｍに設定される。
【００２６】
超音波発生装置１００は、超音波発生素子１の外周面と、基板７と蓋部材８とからなる筺体の内周面とにより構成される隙間により、第２の音響経路Ｓ２が形成されている。なお、第２の音響経路Ｓ２の一部が、第１のバイモルフ型圧電振動子３の振動の腹の近傍、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４の振動の腹の近傍において、上述の第１の音響経路Ｓ１を構成する。第１の音響経路Ｓ１は、上述のとおり、第１のバイモルフ型圧電振動子３、または、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波を圧縮し、超音波発生素子１の主面に沿った方向に超音波が伝搬するのに寄与する。
【００２７】
かかる構造からなる超音波発生装置１００は、たとえば、次の方法で製造される。
【００２８】
まず、第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４を作製する。具体的には、所定の形状からなる複数枚の圧電セラミックグリーンシートを準備し、それらの表面に、内部電極３ｂ，４ｂ、外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄを形成するための、導電性ペーストを所定の形状に印刷する。次に、所定の圧電セラミックグリーンシートどうしを積層し、加圧したうえ、所定のプロファイルで焼成して、内部電極３ｂ、外部電極３ｃ，３ｄの形成された第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、内部電極４ｂ、外部電極４ｃ，４ｄの形成された第２のバイモルフ型圧電振動子４を得る。なお、外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄは、積層した圧電セラミックグリーンシートを焼成した後に、印刷またはスパッタなどによって形成されてもよい。
【００２９】
次に、予め所定の形状に作製された枠体２を準備し、枠体２の両主面に、第１のバイモルフ型圧電振動子３と第２のバイモルフ型圧電振動子４とを、接着剤５ａ，５ｂを用いてそれぞれ接合し、超音波発生素子１を得る。
【００３０】
次に、超音波発生素子１の４つの角部に、たとえば、スパッタリングなどの技術を用いて、引出電極６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを形成する。
【００３１】
次に、予め所定の形状に作製された基板７と蓋部材８とを準備し、導電性接着剤９を用いて、基板７に超音波発生素子１を搭載したうえ、接着剤（図示せず）を用いて、基板７の上側の主面に蓋部材８を接合し、超音波発生装置１００を完成させる。
【００３２】
次に、超音波発生装置１００の駆動状態について説明する。図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、超音波発生装置１００の超音波発生素子１に、所定の周波数の交流電流を印加した状態を示す。
【００３３】
超音波発生素子１を構成する第１のバイモルフ型圧電振動子３および第２のバイモルフ型圧電振動子４は、上述したとおり内部電極３ｂ，４ｂと外部電極３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄとが形成され、上述したとおり分極されているため、交流電圧が印加されることにより、同じ周波数で相互に逆位相で振動し、図４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す状態を繰り返す。すなわち、超音波発生素子１は、座屈音叉振動モードにより振動し、第１のバイモルフ型圧電振動子３、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４から、それぞれ、超音波を放出する。
【００３４】
そして、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波は、第１のバイモルフ型圧電振動子３と基板（音響経路部材）７とにより構成される隙間により形成される第１の音響経路Ｓ１の、第１のバイモルフ型圧電振動子３の振動の腹（最も大きく振動している部分）の近傍において、圧縮され、破線矢印で示すように、超音波発生素子１の下側の主面に沿った方向に伝搬される。第１の音響経路Ｓ１において圧縮された超音波は、位相がそろい、高い音圧となる。
【００３５】
一方、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、第２のバイモルフ型圧電振動子４と蓋部材（音響経路部材）８とにより構成される隙間により形成される第１の音響経路Ｓ１の、第２のバイモルフ型圧電振動子４の振動の腹（最も大きく振動している部分）の近傍において、圧縮され、破線矢印で示すように、超音波発生素子１の上側の主面に沿った方向に伝搬される。第１の音響経路Ｓ１において圧縮された超音波は、位相がそろい、高い音圧となる。
【００３６】
そして、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波、および、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、それぞれ、図２に破線矢印で示すように、超音波発生素子１の外周面と、基板７と蓋部材８とからなる筺体の内周面とにより構成される隙間により形成される第２の音響経路Ｓ２を経由して、音響放出口８ｂに伝搬され、音響放出口８ｂから外部に放出される。
【００３７】
第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波と第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波は、音響放出口８ｂに伝搬され、音響放出口８ｂから外部に放出される前に、音圧を高めるように合成されるため、出力音圧がさらに高くなる。なお、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波が音響放出口８ｂに到達するまでの距離と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波が音響放出口８ｂに到達するまでの距離とは異なるが、その差は、わずかに、超音波発生素子１の厚みである３２０μｍ程度に過ぎず、音圧を高める効果において影響はない。すなわち、超音波発生素子１により放出される超音波は、たとえば６０ｋＨｚであり、波長にして５．７ｍｍであるのに対し、距離の差は３２０μｍ程度であり、０．０６λ以下であり、音圧を高める効果において影響はない。
【００３８】
以上、本発明の第１実施形態にかかる超音波発生装置１００の構造、製造方法の一例、駆動状態について説明した。しかしながら、本発明の超音波発生装置が上記の内容に限定されることはなく、発明の主旨に沿って、種々の変更をなすことができる。
【００３９】
たとえば、第１の音響経路Ｓ１は、超音波発生素子１の両主面のうちの少なくとも一方側に形成されていれば良く、一方側のみに形成された場合においても、放出された超音波の位相はそろえられ、音圧は高くなる。
【００４０】
また、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子は、バイモルフ型圧電振動子３，４に代えて、たとえば、ユニモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子など、他の種類の振動子であっても良い。なお、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子がバイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子である場合、振動子の端面に形成した電極によって外部と接続することができるため、ボンディングワイヤを用いる必要がない。このため、ボンディングワイヤを接続するための空間が不要になり、小型化を実現することができるとともに、振動子と音響経路部材とにより構成される隙間が小さくなり、振動子から放出された超音波がより圧縮されて、音圧をより高めることができる。また、バイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子は、圧電セラミックスに印加される電界が強いため、ユニモルフ型圧電振動子と比べて駆動力が大きい。このため、超音波発生素子１を構成する第１および第２の振動子がバイモルフ型圧電振動子やマルチモルフ型圧電振動子である場合、音圧をより高めることができる。
【００４１】
［第２実施形態］
図５に、本発明の第２実施形態にかかる超音波発生装置２００を示す。ただし、図５は断面図である。
【００４２】
超音波発生装置２００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた蓋部材８に代えて、蓋部材１８を用いた。他の構成については、第１実施形態と同様にした。
【００４３】
蓋部材１８は、超音波発生素子１を収容するための開口１８ａが形成され、さらに天板部分に、１個の音響放出口１８ｂが形成されている。
【００４４】
超音波発生装置２００においては、音響放出口１８ｂが１個であるため、集中して音圧の高い超音波を放出することができる。
【００４５】
［第３実施形態］
図６に、本発明の第３実施形態にかかる超音波発生装置３００を示す。ただし、図６は断面図である。
【００４６】
超音波発生装置３００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた蓋部材８に代えて、蓋部材２８を用いた。他の構成については、第１実施形態と同様にした。
【００４７】
蓋部材２８は、超音波発生素子１を収容するための開口２８ａが形成され、さらに側板部分に、１個の音響放出口２８ｂが形成されている。
【００４８】
超音波発生装置３００においては、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波が音響放出口２８ｂに到達するまでの距離と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波が音響放出口２８ｂに到達するまでの距離とが同じになるため、効率よく２つの超音波を合成することができ、音圧を高めることができる。なお、音響放出口２８ｂは、蓋部材２８の側板部分に複数形成されても良い。好ましくは、互いに対向する側面に形成されれば良い。さらに好ましくは、全ての側面に形成されれば良い。
【００４９】
［第４実施形態］
図７に、本発明の第４実施形態にかかる超音波発生装置４００を示す。ただし、図７は分解斜視図である。
【００５０】
超音波発生装置４００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に、いくつかの変更を加えた。超音波発生装置４００においては、上述した、第１実施形態にかかる超音波発生装置１００に用いた超音波発生素子１、蓋部材８、導電性接着剤９に代えて、超音波発生素子１１、蓋部材３８、導電性接着剤１９を用いた。
【００５１】
まず、超音波発生素子１１においては、枠体１２に形成される貫通孔１２ａを、矩形にした。
【００５２】
また、超音波発生素子１１の対向する２辺に対応するように、基板７の上側の主面に線状に塗布された１対の導電性接着剤１９を用いて、超音波発生素子１１を基板７の上側の主面に接合した。
【００５３】
さらに、蓋部材３８の天面に、１対の線状の音響放出口３８ｂを形成した。なお、線状の音響放出口３８ｂは、超音波発生素子１１を基板７に接合するのに用いた導電性接着剤１９に対し、垂直方向に配置されている。
【００５４】
かかる構造からなる超音波発生装置４００は、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波と、第２のバイモルフ型圧電振動子４から放出された超音波とを、効率的に音響放出口３８ｂに伝搬させたうえ、両者を合成し、音響放出口３８ｂから、高い音圧で外部に放出することができる。線状に塗布された導電性接着剤１９が、第１のバイモルフ型圧電振動子３から放出された超音波の伝搬を妨げることはない。
【符号の説明】
【００５５】
１，１１：超音波発生素子
２，１２：枠体
３：第１のバイモルフ型圧電振動子
４：第２のバイモルフ型圧電振動子
３ｂ，４ｂ：内部電極
３ｃ，３ｄ，４ｃ，４ｄ：外部電極
５ａ，５ｂ：接着剤
７：基板
８，１８，２８，３８：蓋部材
８ａ，１８ａ，２８ａ，（３８ａ）：開口
８ｂ，１８ｂ，２８ｂ，３８ｂ：音響放出口
９，１９：導電性接着剤
Ｓ１：第１の音響経路
Ｓ２：第２の音響経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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